Un team di astronomi, inclusi i ricercatori del MIT, ha ripreso un ritmo curioso e ripetitivo di esplosioni radio veloci provenienti da una fonte sconosciuta fuori dalla nostra galassia, a 500 milioni di anni luce di distanza.
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Scoppi radio veloci o FRB sono brevi, intensi lampi di onde radio che si pensa siano il prodotto di oggetti piccoli, distanti, estremamente densi, sebbene esattamente ciò che tali oggetti potrebbero essere è un mistero di lunga data in astrofisica. I FRB durano in genere alcuni millisecondi, durante i quali possono superare intere galassie.
Da quando il primo FRB è stato osservato nel 2007, gli astronomi hanno catalogato oltre 100 esplosioni radio veloci da fonti distanti sparse nell’universo, al di fuori della nostra galassia. Per la maggior parte, questi rilevamenti erano una tantum, lampeggiavano brevemente prima di scomparire del tutto. In una manciata di casi, gli astronomi hanno osservato un segnale radio ripetuto più volte dalla stessa fonte, a volte, senza un modello riconoscibile.
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Questa nuova fonte di FRB, che il team ha catalogato come FRB 180916.J0158 + 65, è la prima a produrre un modello periodico o ciclico di raffiche radio veloci. Lo schema inizia con una finestra “rumorosa” di quattro giorni, durante la quale la sorgente emette esplosioni casuali di onde radio, seguite da un periodo di 12 giorni di silenzio radio.
Gli astronomi hanno osservato che questo schema di esplosioni radio veloci di 16 giorni si è ripetuto costantemente per oltre 500 giorni di osservazioni. “Questo FRB che stiamo registrando ora è come un orologio”, afferma Kiyoshi Masui, assistente professore di fisica presso il Kavli Institute del MIT per l’astrofisica e la ricerca spaziale. “È il modello più definito che abbiamo osservato da una di queste fonti. Ed è un grande indizio che possiamo usare per iniziare a dare la caccia alla fisica di ciò che sta causando questi lampi luminosi, a cui nessuno riesce a dare una spiegazione.”
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Masui è membro della collaborazione CHIME / FRB, un gruppo di oltre 50 scienziati guidati dall’Università della Columbia Britannica, dalla McGill University, dall’Università di Toronto e dal National Research Council del Canada, che gestisce e analizza i dati dal canadese Hydrogen Intensity Mapping Experiment, o CHIME, un radiotelescopio nella British Columbia che fu il primo a raccogliere i segnali della nuova fonte periodica di FRB.
Nel 2017, CHIME è stato eretto all’Osservatorio Astrofisico della Dominion Radio nella Columbia Britannica, dove ha rapidamente iniziato a rilevare esplosioni radio veloci da galassie in tutto l’universo, miliardi di anni luce dalla Terra.
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CHIME è costituito da quattro grandi antenne, ciascuna delle dimensioni e la forma di un half-pipe da snowboard, ed è progettata senza parti mobili. Invece di orientarsi per concentrarsi su diverse parti del cielo, CHIME fissa fisso l’intero cielo, utilizzando l’elaborazione del segnale digitale per individuare la regione dello spazio in cui le onde radio in arrivo stanno originando.
Da settembre 2018 a febbraio 2020, CHIME ha individuato 38 raffiche radio veloci da un’unica fonte, FRB 180916.J0158 + 65, che gli astronomi hanno rintracciato in una regione agitata dalle stelle alla periferia di un’enorme galassia a spirale, a 500 milioni di anni luce da Terra. La fonte è la fonte FRB più attiva che CHIME abbia ancora rilevato e fino a poco tempo fa era la fonte FRB più vicina alla Terra.
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Mentre i ricercatori tracciavano nel tempo ciascuna delle 38 raffiche, cominciò a emergere uno schema: uno o due scoppi si sarebbero verificati nell’arco di quattro giorni, seguiti da un periodo di 12 giorni senza scoppi, dopodiché lo schema si sarebbe ripetuto. Questo ciclo di 16 giorni si è verificato più e più volte nei 500 giorni in cui hanno osservato la fonte.
“Queste esplosioni periodiche sono qualcosa che non abbiamo mai visto prima, ed è un nuovo fenomeno in astrofisica”, afferma Masui.
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“Forse la fonte emette sempre queste esplosioni, ma le vediamo solo quando attraversa queste nuvole, perché le nuvole agiscono come una lente”, dice Masui.
Forse la possibilità più eccitante è l’idea che questo nuovo FRB, e anche quelli che non sono periodici o addirittura ripetitivi, possano provenire da magnetar, un tipo di stella di neutroni che si ritiene abbia un campo magnetico estremamente potente. I particolari delle magnetar sono ancora un po ‘misteriosi, ma gli astronomi hanno osservato che occasionalmente rilasciano enormi quantità di radiazioni attraverso lo spettro elettromagnetico, inclusa l’energia nella banda radio.
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“Le persone hanno lavorato su come far sì che queste magnetar emettano esplosioni radio veloci e questa periodicità che abbiamo osservato da allora è stata elaborata in questi modelli per capire come tutto si adatta”, afferma Masui.
Molto recentemente, lo stesso gruppo ha fatto una nuova osservazione a sostegno dell’idea che le magnetar possano in effetti essere una fonte praticabile per le radio veloci. Alla fine di aprile, CHIME ha raccolto un segnale che sembrava un’esplosione radio veloce, proveniente da una magnetar in fiamme, a circa 30.000 anni luce dalla Terra. Se il segnale fosse confermato, questo sarebbe il primo FRB rilevato nella nostra galassia, nonché la prova più convincente delle magnetar come fonte di queste misteriose scintille cosmiche.
